1、专题16 机械效率考点一：机械效率的概念及大小比较1下列各选项是小明整理的物理笔记，错误的是（）A做功快的机械，效率不一定高B动滑轮既能省力又能改变力的方向C不透明物体的颜色由它反射的色光决定D沙漠地区昼夜温差大与砂石的比热容小有关【解析】A、做功快的机械，表示其功率大；但机械效率是指有用功与总功的比值，做功快的机械，机械效率不一定高，二者没有直接关系。故A正确；B、使用动滑轮可以省力，但不能改变力的方向。故B错误；C、不透明的物体可以反射与它相同的色光，而吸收其它色光，所以物体颜色是由反射的色光决定的。故C正确；D、沙漠地区的昼夜温差大，主要是因为砂石的比热容小，在同样吸放热的情况下，其温度
2、变化大。故D正确。故选：B。2如图所示的吊车有大小两个吊钩，在确保安全的前提下，下列关于吊车机械效率说法正确的是（）A吊起相同货物，使用小吊钩机械效率高B吊起相同货物，上升速度快机械效率高C每次吊起的货物越少，机械效率越高D货物升高的高度越高，机械效率越高【解析】（1）使用小吊钩吊起相同货物时，小吊钩（小动滑轮）的重力小，做的额外功少，在有用功一定的情况下，总功小，其机械效率高，故A正确；（2）由机械效率公式可知，机械效率的高低与上升速度、货物升高的高度无关，故BD错误；（3）每次吊起的货物越少，有用功越少，有用功在总功中所占比例越小，所以机械效率越低，故C错误。故选：A。3人类从刀耕火种，经
3、过几次工业革命，走向了科技大发展的今天。简单机械和内燃机的使用，为我们的生活带来了极大便利。下列几种简单机械和内燃机，其机械效率大于百分之七十的是（）A用滑轮匀速拉一个重为5N的物体到高处（不计绳重，摩擦）B利用斜面，用平行于斜面的大小为2N拉力，将一个重为5N的物体匀速拉到高处，斜面高1.2m，斜面长5mC用滑轮组拉一个重为5N的物体到高处，重物在拉力F作用下匀速上升，动滑轮质量100g（不计绳重，摩擦）D四冲程四缸内燃机，气缸内汽油燃烧产生高温高压燃气推动活塞向下运动，若燃气对活塞平均推力为400N，活塞向下运动距离为30cm，内燃机转速为600r/min，内燃机每一个循环完成四个冲程，每
4、分钟需要消耗热值为4.6107J/kg的汽油5.2g【解析】A、由于不计绳重和摩擦，用定滑轮提升物体过程不做额外功，总功等于有用功，机械效率为100%，故A符合题意；B、有用功：W有Gh5N1.2m6J，总功：W总Fs2N5m10J，则斜面的机械效率：100%100%60%，故B不符合题意；C、动滑轮的质量m100g0.1kg，其重力：G动mg0.1kg10N/kg1N，不计绳重和摩擦，则动滑轮的机械效率：100%83.3%，故C符合题意；D、一个做功冲程燃气对活塞做的功：W1Fs400N0.3m120J，因为飞轮转2r，对外做功1次，内燃机转速为600r/min，所以，1min飞轮转600r
5、，对外做功300次，1min做的机械功：W300W1300120J3.6104J，5.2g汽油完全燃烧放出的热量：Qmq5.2103kg4.6107J/kg2.392105J，则汽油机的效率：100%100%15%，故D不符合题意。故选：AC。4小明通过机械将重100N的重物在5s内竖直向上匀速提升了2m，机械效率为80%则此过程中有用功W有 J，额外功W额 J，小明做功的功功率P W。【解析】此过程中有用功：W有用Gh100N2m200J；根据可知，总功为：W总250J；额外功为：W额W总W有用250J200J50J；小明做功的功率：P50W。故答案为：200；50；50。考点二：滑轮组的机
6、械效率5工人用如图的机械将物体匀速提升到某一高度，若物体的重力与滑轮的重力之比G物：G滑轮9：1，忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率为（）A10%B45%C80%D90%【解析】物体的重力与滑轮的重力之比G物：G轮9：1，G9G轮，忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率：90%。故选：D。6如图所示，用甲、乙滑轮组在相同时间内分别将A、B物体匀速提升相同高度，已知物体受到的重力GAGB，滑轮组的机械效率”甲乙（忽略绳重和摩擦）。下列判断正确的是（）A两滑轮组绳端移动的距离相等B甲滑轮组的有用功比乙的少C甲滑轮组的总功率比乙的小D甲滑轮组的动滑轮比乙的重【解析】A、由图可知，滑轮组绳子的有效股数n甲3，
7、n乙2，则s甲3h，s乙2h，则两滑轮组绳端移动的距离不相等，故A错误；B、已知物体受到的重力GAGB、上升的高度相同，根据W有Gh可知，甲滑轮组的有用功比乙的多，故B错误。C、由B可知，W有甲W有乙，已知滑轮组的机械效率甲乙，由可得，甲滑轮组的总功比乙的大，已知时间相同，由P可知，甲滑轮组的总功率比乙的大，故C错误；D、忽略绳重和摩擦，由可得，甲，乙，因为GAGB，甲乙，所以甲滑轮组的动滑轮比乙的重，故D正确。故选：D。7如图所示，用滑轮组将重为12N的物体匀速提升0.2m，作用在绳端的拉力F为5N，不计绳重和摩擦。利用以上信息不能求解的物理量是（）A拉力的功率B动滑轮的重力C滑轮组的额外功
8、D滑轮组的机械效率【解析】A、已知拉力，绳子移动的距离：snh30.2m0.6m，可求拉力做的功，没有时间不能求解拉力的功率，故A符合题意；B、不计绳重和摩擦，拉力F（G轮+G），动滑轮的重力：G轮nFG35N12N3N，故B不符合题意；C、有用功：W有用Gh12N0.2m2.4J，总功：W总Fs5N0.6m3J，额外功：W额W总W有用3J2.4J，故C不符合题意；D、滑轮组的机械效率：100%80%，故D不符合题意，故选：A。8如图所示，利用滑轮组在2s内将重400N的物体匀速提升了1m，所用拉力F为150N不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）A绳子自由端移动的速度为2m/sB动滑轮的总重为
9、100NC滑轮组的机械效率为83.3%D提升更重的物体，滑轮组的机械效率会变小【解析】A、由图知，n4，绳子自由端移动的距离：s4h41m4m，绳子自由端移动的速度：v2m/s，故A正确；B、不计绳重及摩擦，拉力F（G+G动），可得动滑轮所受的重力：G动4FG4150N400N200N，故B错误；C、拉力做的功：W总Fs150N4m600J，有用功：W有用Gh400N1m400J，滑轮组的机械效率：100%66.7%，故C错误；D、若用该滑轮组提升所受重力更重的物体，额外功不变，有用功增加，有用功在总功中所占的比例增加，机械效率会变大，故D错误。故选：A。9如图所示，拉力F为5N，物体A以0.
10、1m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动（B表面足够长）；物体B静止在地面上，受到地面水平向左4N的摩擦力，弹簧测力计示数为12N下列说法正确的是（）A物体A受到的摩擦力为10NB拉力F的功率为1.5WC滑轮组的机械效率为80%D拉力F增大到15N时，物体B开始向左运动【解析】A、物体B静止在地面上，所以受力平衡；水平方向上物体B受到向右的弹簧拉力、地面对它向左的摩擦力和物体A对它向左的摩擦力，所以两个摩擦力之和为12N，即fAB+4N12N，则fAB8N；根据相互作用力的知识可知，物体A受到的摩擦力为ffAB8N；故A错误；B、由图知，水平使用滑轮组，n2，拉力端移动速度v2v物20.1
11、m/s0.2m/s，则拉力做功的功率：PFv5N0.2m/s1W；故B错误；C、滑轮组的机械效率：100%80%，故C正确；D、若拉力F增大到15N时，A在运动过程中，A对B的压力不变、接触面的粗糙程度不变，则A和B之间的摩擦力不变，所以物体B的运动状态不会改变，即物体B仍然静止，不会向左运动，故D错误。故选：C。10如图所示，汽车通过滑轮组将矿井内重为9500N的物体M匀速提升了6m，所用的时间为10s，汽车的拉力F为5000N在此过程中，滑轮组的机械效率为 ，汽车拉力F的功率为 W。【解析】（1）由图知，n2，则绳子自由端移动的距离：s2h26m12m；汽车拉力对滑轮组做的总功：W总Fs5
12、000N12m6104J；拉力做的有用功：W有用Gh9500N6m5.7104J；滑轮组的机械效率：100%95%；（2）汽车拉力的功率：P6000W。故答案为：95%；6000。11如图所示，用滑轮组拉动重70N的物体A，在10s内使A在水平方向上移动5m，所用拉力F为20N，地面对A的摩擦力为30N，则A运动速度是 m/s，滑轮组所做的有用功是 J，滑轮组的机械效率是 。【解析】（1）A运动的速度v0.5m/s；（2）滑轮组做的有用功：W有用fs30N5m150J；（3）由图可知：n2，绳子自由端移动的距离sF2s25m10m，拉力F做的总功：W总FsF20N10m200J，滑轮组的机械效
13、率：100%75%。故答案为：0.5；150；75%。考点三：斜面的机械效率12如图所示，在相同时间内，用大小相同的拉力F把等质量的甲、乙两物体沿斜面AB、AC从低端拉到斜面顶端。F做功的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别为甲、乙下列分析正确的是（）AP甲P乙，甲乙BP甲P乙，甲乙CP甲P乙，甲乙DP甲P乙，甲乙【解析】（1）已知ABAC，拉力相同，由WFs可知，W1W2；根据P，W1W2，时间相同，所以P甲P乙；（2）已知物体的重力不变，斜面的高度不变，故由WGh可知，将等质量的甲、乙两物体分别沿斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点所做的有用功相同，W1有W2有；因为W1W2，由可得
14、，甲乙。故选：A。13如图所示，工人用160N的拉力F将重为300N的木箱在10s内匀速拉到长3m、高1m的斜面顶端。下列说法正确的是（）A拉力F做功的功率是16WB克服木箱重力做的功是900JC斜面的机械效率是62.5%D若只改变斜面的倾斜角度，斜面的机械效率不变【解析】A、拉力做的功为W总FL160N3m480J，拉力做功的功率为P48W故A错误；B、克服木箱重力做的功是W有用Gh300N1m300J故B错误；C、斜面的机械效率为100%62.5%故C正确；D、改变斜面的倾斜角度，木箱对压力发生改变，斜面与木箱接触面粗糙程度不变，所以摩擦力发生改变；木箱上升过程中，克服摩擦力做的功是额外功
15、，虽然有用功不变，但额外功发生变化，由公式知，斜面的机械效率发生变化。故D错误。故选：C。14如图所示，斜面高2m、长4m，小明用平行于斜面的拉力F，将重400N的物体从斜面底端拉到顶端，已知拉力F250N，对此过程，下列结果中正确的是（）A有用功为1000JB总功为1600JC额外功为200JD机械效率为60%【解析】A、小明对物体做的有用功：W有用Gh400N2m800J，故A错；B、拉力F做的总功：W总Fs250N4m1000J，故B错；C、额外功：W额W总W有用1000J800J200J，故C正确；D、斜面的机械效率：100%80%，故D错。故选：C。15用沿斜面向上大小为3.5N的力
16、将一个重为4.9N的物体从斜面底端匀速拉到顶端。已知斜面长为2m，高为1m，则该过程中斜面的机械效率为 。【解析】使用斜面时做的有用功：W有Gh4.9N1m4.9J，拉力所做的功：W总Fs3.5N2m7J，斜面的机械效率：100%100%70%。故答案为：70%。16斜面长1m，高0.4m，用大小为10N沿斜面向上的拉力F，将重力为20N的铁块匀速拉到斜面顶端，此过程中斜面的机械效率为 ，铁块受到的摩擦力为 N。【解析】（1）使用斜面拉力做的有用功：W有用Gh20N0.4m8J；拉力做的总功：W总Fs10N1m10J，斜面的机械效率：100%80%；（2）因为W总W有用+W额所以额外功W额W总
17、W有用10J8J2J，由W额fs得摩擦力：f2N。故答案为：80%；2。考点四：杠杆的机械效率17如图所示，一根均匀的细木棒OC，OAOC，B为OC的中点。在C点施力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.2m，木棒的机械效率为90%提升该物体做的有用功是 J，木棒重为 N（不计摩擦）。【解析】有用功：W有G物h180N0.2m36J；因为OAOC，B为OC的中点，所以OB2OA；故当物体上升0.2m时，B点（杠杆的重心）将上升0.4m；不计摩擦，由和W额G木h可得：90%，解得G木10N。故答案为：36；10。18如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为36N的物体缓慢升高0.2
18、m，拉力大小F16N，拉力移动的距离为0.5m。拉力所做的功为 J，有用功为 J，杠杆的机械效率为 %。【解析】拉力所做的功：W总Fs16N0.5m8J，有用功：W有Gh36N0.2m7.2J，杠杆的机械效率：100%100%90%。故答案为：8；7.2；90。考点五：测量滑轮组的机械效率19某物理兴趣小组在测量滑轮组的机械效率，实验过程如下：用弹簧测力计测量沙和袋所受总重力G并填入表格。按图安装滑轮组，分别记下沙袋和绳端的位置。匀速拉动弹簧测力计，使沙袋升高，读出拉力F的值，用刻度尺测出沙袋上升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格。算出有用功W有，总功W总，机械效率。改变沙袋中沙子
19、的重量，重复上面的实验。 次数沙和袋所受的总重力G/N提升高度h/m有用功W有/J拉力F/N绳端移动的距离s/m总功W总/J机械效率10.60.20.120.30.1866.7%20.90.20.180.40.60.2431.20.20.240.50.60.3080%请根据实验过程和实验记录，思考并回答：（1）在第一次实验中，粗心的小冬同学忘记在表格中填写绳端移动的距离s，你认为s应该为 m。（2）根据表中数据，可计算得出第二次实验的机械效率为 。（3）根据表中数据，分析得出所用动滑轮的重为 N（绳重和摩擦忽略不计）（4）分析三次实验中的数据，可以发现用同一个滑轮组提升重物，物重越大，滑轮组的
20、机械效率 。（选填“越大”、“越小”或“不变”）【解析】（1）绳子的有效段数为3，根据snh，在第一次实验中，绳端移动的距离s30.2m0.6m；（2）根据表中数据，可计算得出第二次实验的机械效率为：2100%75%；（3）不计绳重和摩擦，绳子自由端的拉力：F，结合第一次实验的数据可得，所用动滑轮的重：G动3FG30.3N0.6N0.3N；（4）纵向分析三次实验中的数据，可以发现用同一个滑轮组提升重物，物重越大，滑轮组的机械效率越大。故答案为：（1）0.6；（2）75%；（3）0.3；（4）越大。20如图是智慧小组“测滑轮组的机械效率”的实验装置。测得的实验数据如表。实验次数物重G/N物体上升
21、高度h/m拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率110.10.60.355.6%220.11.00.366.7%340.11.80.3（1）实验过程中，应竖直向上 拉动弹簧测力计。（2）第三次实验中滑轮组的机械效率是 。（3）分析表中实验数据可知，同一滑轮组，物重 ，滑轮组的机械效率越高。（4）若在第三次实验中，物体上升的速度为0.1m/s，则拉力F的功率为 W（5）创新小组也利用重为1N、2N、4N的物体进行了三次实验，每次测得的机械效率均大于智慧小组的测量值，则创新小组测量值偏大的原因可能是 。（填字母）A测拉力时，弹簧测力计未调零，指针指在零刻度线下方B弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升C
22、所使用的动滑轮的重力小于智慧小组【解析】（1）实验过程中，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，系统处于平衡状态，拉力等于测力计示数；（2）第三次实验中滑轮组的机械效率是：74.1%；（3）纵向分析表中实验数据可知，同一滑轮组，物重越大，滑轮组的机械效率越高；（4）若在第三次实验中，F1.8N，物体上升的速度为0.1m/s，则绳子自由端的速度：v30.1m/s0.3m/s，则拉力F的功率为：PFv1.8N0.3m/s0.54W；（5）A测拉力时，弹簧测力计未调零，指针指在零刻度线下方，拉力测量大了，机械效率变小，不符合题意；B弹簧测力计每次拉动钩码时均加速上升，拉力变大，机械效率变小，不符合题意；C使
23、用的动滑轮的重力小于智慧小组，克服动滑轮做的功减小，额外功减小，机械效率变大，符合题意；故选C。故答案为：（1）匀速缓慢；（2）74.1%；（3）越大；（4）0.54；（5）C。考点六：测量斜面的机械效率21为了探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度之间的关系，探究小组的同学利用木板、刻度尺、弹簧测力计、木块等器材设计了如图所示的实验装置。实验测得的数据如下表：实验次数斜面倾斜程度木块重力G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面长度S/m机械效率1较缓30.21.6137.5%2较陡30.31.813最陡30.42.0160%请你根据表中的数据解答下列问题：（1）实验中要求用沿斜面向上的力拉着木块在
24、斜面上做 运动，该过程中木块的机械能 （选填“变大”、“不变”或“变小”）。（2）第2次实验中，斜面的机械效率为 ，斜面对木块的摩擦力为 N。（3）斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系是： 。（4）试列举出生活中利用斜面的一个实例： 。【解析】（1）实验中要求用沿斜面向上的力拉着木块在斜面上做匀速直线运动，动能不变，因木块高度变大，重力势能变大，该过程中木块的机械能变大；（2）第2次实验中，斜面的机械效率：100%50%。在第2次实验中，有用功W有Gh3N0.3m0.9J，总功W总Fs1.8N1m1.8J，额外功：W额W总W有1.8J0.9J0.9J，根据W额fs可得摩擦力：f0.9N；（
25、3）由表中数据可知：斜面越陡，其机械效率越高；（4）生活中利用斜面的实例：盘山公路。故答案为：（1）匀速直线；变大；（2）50%；0.9；（3）斜面越陡，其机械效率越高；（4）盘山公路。考点七：机械效率计算题22如图1所示，装有0.01m3水的圆桶置于水平地面上，桶与地面间的接触面积为0.2m2。桶的质量忽略不计，g取10N/kg。（1）求桶中水的质量。（2）求这桶水对地面的压强。（3）某同学用图2所示的滑轮组将这桶水匀速提升2m的过程中，所用拉力为40N求该滑轮组的机械效率。【解析】（1）水的体积V0.01m3，由可得水的质量：mV1103kg/m30.01m310kg；（2）这桶水所受的重
26、力：Gmg10kg10N/kg100N，桶的质量忽略不计、自重不计，则水桶对地面的压力：FG100N，这桶水对地面的压强：p500Pa；（3）由图知，承担物重的绳子股数n3，则滑轮组的机械效率：100%83.3%。答：（1）这桶水的质量为10kg。（2）桶对地面的压强为500Pa。（3）滑轮组的机械效率为83.3%。23如图所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G9104N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v2m/s，经过t10s，货物A竖直升高h10m。已知汽车对绳的拉力F的功率P120kW，不计绳、滑轮的质量和摩擦，求：（1）t时间内汽车对绳的拉力所做的功；（2）汽车对绳的拉力大小；（3）斜面的机械效率。【解析】解：（1）由P可得t时间内汽车对绳的拉力所做的功：WPt1.2105W10s1.2106J；（2）10s内货物移动的距离：s物vt2m/s10s20m，由图知，n3，拉力端移动距离：s3s物320m60m，由WFs可得汽车对绳的拉力大小：F20000N；（3）不计绳、滑轮的质量和摩擦，滑轮组对重物的拉力：F拉3F320000N60000N，斜面的机械效率：100%75%。答：（1）t时间内汽车对绳的拉力所做的功为1.2106J；（2）汽车对绳的拉力大小为20000N；（3）斜面的机械效率为75%。
